۳ اکتبر ۲۰۲۵ - پژوهشی به رهبری محققان مؤسسه پزشکی ویل کرنل نشان داد که یک ابزار جدید توانایی دانشمندان را در شناسایی و مطالعه ی پروتئین هایی که فعالیت ژن ها را در سلول ها تنظیم می کنند، به طور چشمگیری افزایش داده است. این فناوری می تواند تحقیقات پایه در زیست شناسی و پژوهش های مرتبط با بیماری هایی مانند دیابت را تسهیل و تقویت کند.
فعالیت یک ژن اغلب توسط یک یا چند پروتئین تنظیم می شود- پروتئین هایی که با اتصال به DNA، عملکرد ژن را فعال، تسریع، کُند یا متوقف می کنند. با این حال، شناسایی دقیق این پروتئین های متصل شونده به DNA تاکنون دشوار بوده است، زیرا روش های موجود از دقت کافی برخوردار نبوده اند.
در این مطالعه که در تاریخ ۲۹سپتامبر ۲۰۲۵در نشریه ی Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شد، پژوهشگران یک ابزار مولکولی جدید را طراحی کردند که می توان آن را به طور هدفمند به هر نقطه ای از ژنوم هدایت کرد تا پروتئین های مجاور آن ناحیه را به دام انداخته و شناسایی کند. آن ها قدرت این ابزار را با کشف تنظیم کننده های پروتئینی جدید برای ژن های مرتبط با سلول های بنیادی انسانی به نمایش گذاشتند.
دکتر شویبینگ چن، نویسنده ی همکار ارشد این مطالعه و استاد جراحی در مؤسسه ویل کرنل، گفت: «ما انتظار داریم این ابزار به عنوان یک فناوری عمومی آزمایشگاهی بسیار مفید باشد، و در حال حاضر برنامه داریم از آن در تحقیقات مربوط به بیماری های خاص، از جمله دیابت نوع ۱استفاده کنیم».
دکتر چن همچنین مدیر مرکز سلامت ژنومی و عضو مؤسسه هارتمن برای بازسازی درمانی اندام ها در ویل کرنل است. نویسنده ی همکار دیگر این مطالعه، دکتر پیتر شولتز، رئیس شیمی در مؤسسه اسکریپس و مدیرعامل آن بود.
ابزار جدید که پژوهشگران آن را SCOPE نامیده اند، شامل دو عنصر کلیدی است. یکی پروتئینی است که حاوی«RNA راهنما» بوده و می توان آن را برای اتصال به هر نقطه ای از ژنوم طراحی کرد. عنصر دوم، یک آمینواسید خاص است-واحد سازنده ی پروتئین ها- که با تابش نور فرابنفش، پیوندی قوی و پایدار با هر پروتئین مجاور خود ایجاد می کند. پژوهشگران می توانند پروتئین متصل شده بهSCOPE را به راحتی جدا کرده و با استفاده از روش های استاندارد مانند طیف سنجی جرمی(mass spectrometry) شناسایی کنند.
این آمینواسید ویژه که در SCOPE به کار رفته است، ویژگی منحصر به فرد دیگری نیز دارد: منشأ آن آمینواسیدی است که تنها در برخی میکروارگانیسم های باستانی تک سلولی به نام آرکئا یافت می شود. به دلیل فاصله ی تکاملی زیاد، این آمینواسید در سلول های پستانداران و حتی باکتری ها تقریباً هیچ واکنش طبیعی با سایر آمینواسیدها ندارد- و تنها در مواجهه با نور فرابنفش فعال می شود.
دکتر جیاجون ژو، پژوهشگر فوق دکترا در آزمایشگاه چن و نویسنده ی اول این مقاله، گفت: «این ویژگی احتمال تعامل های ناخواسته بین ابزار SCOPE و سایر پروتئین ها را کاهش می دهد، و در نتیجه حساسیت بالایی به آن می بخشد؛ به طوری که می تواند پروتئین هایی را شناسایی کند که اتصال ضعیف یا گذرایی به DNA دارند».
استفاده از این آمینواسید خاص، که با نام AbK شناخته می شود، نخستین بار در آزمایشگاه شولتز در قالب پروژه هایی برای ساخت ابزارهای آزمایشگاهی نوین توسعه یافت- همانجایی که دکتر چن دوره ی تحصیلات تکمیلی خود را گذرانده بود.
ابزار SCOPE به گونه ای طراحی شده است که بتوان آن را در DNA هر نوع سلولی، از جمله سلول های بنیادی، وارد کرد؛ بنابراین این ابزار درون سلول مونتاژ شده و عمل می کند تا پروتئین ها را در هر نقطه ی ژنومی که توسط RNA راهنما مشخص شده، شناسایی کند.
در این مطالعه، تیم پژوهشی از SCOPE برای بررسی نقش اتصال به DNA در سه پروتئین موجود در سلول های بنیادی جنینی انسان استفاده کرد. آن ها نشان دادند که دو پروتئین به حفظ حالت نابالغ و بنیادی این سلولها کمک می کنند، در حالی که پروتئین سوم موجب تمایز سلول های بنیادی به انواع سلولی بالغ تر می شود.
دکتر چن، دکتر ژو و همکارانشان اکنون امیدوارند ازSCOPE برای شناسایی پروتئین های تنظیم کننده ی ژن در انواع دیگر سلول ها و در زمینه های بیماری محور استفاده کنند؛ از جمله در سلول های قلبی در آریتمی ها، سلول های پانکراسی تولید کننده ی انسولین در دیابت نوع ۱، و نورون ها در اختلالات نورودژنراتیو.
منبع:
https://www.news-medical.net/news/20251003/New-tool-enables-and-enhances-protein-investigations.aspx